Betriebsfestigkeit

Die Sicherstellung der Betriebsfestigkeit von Tragwerken, wie z. B. von Straßen- und Eisenbahnbrücken, aber auch von Kranbahnen in Stahlwerken und Industriebetrieben, stellt eine Schlüsselkompetenz jeder modernen Wirtschaft dar. Ziel ist hierbei die Standsicherheit unter häufig wiederkehrender Belastung (Ermüdungsbeanspruchung) dauerhaft sicherzustellen. Eine solche wiederholte Belastung tritt beispielsweise in einem Kranbahnträger bei jeder Überfahrt eines Brückenkrans auf. 

Betriebsfestigkeit ist somit eine Voraussetzung für Nachhaltigkeit. Dass dies derzeit noch nicht voll umfänglich gelingt, verdeutlichen beispielsweise die Schäden an der Stahlkonstruktion der Leverkusener Rheinbrücke, die 2012 teilweise zur Verkehrssperrung dieser wichtigen „Lebensader“ und damit zu hohen wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Kosten geführt haben.

Besondere Schwierigkeiten bereitet die Beurteilung von geschweißten Konstruktionen mit einer mehrachsigen Ermüdungsbeanspruchung, wie sie in Brücken und Kranbahnkonstruktion durch die Überfahrt von Fahrzeugen bzw. Kranen hervorgerufen wird. Genau genommen ist nach heutigem Kenntnisstand eine rechnerische Bewertung solcher Konstruktionen noch nicht mit der nötigen Genauigkeit möglich, da hierfür die entsprechenden Festigkeitswerte und Schädigungsgesetze fehlen. 

Das Fachgebiet plant in enger Zusammenarbeit mit der Forschungs- und Materialprüfanstalt (FMPA) einen Prüfstand zur realitätsnahen Simulation mehrachsiger Ermüdungsbeanspruchung. Dieser Prüfstand soll die Grundlage für Forschungsprojekte mit experimentellen und theoretischen Untersuchungen bereiten, um auf dem Gebiet der Ermüdung geschweißter und mehrachsig beanspruchter Stahlkonstruktionen einen wesentlichen Erkenntnisgewinn zu erzielen.